基于目标识别和单目相机测距的触觉与视觉骑行预警系统的制作方法

本发明涉及计算机视觉和单片机控制，尤其涉及一种基于目标识别和单目相机测距，通过骑行手套在触觉与视觉方面为骑行者提供车后路况的预警系统。

背景技术：

1、如今，自行车、电动车等非机动车是人们常用的通勤工具。然而，由于各种复杂的道路环境因素，使得人们在骑行过程中不得不面对各种道路交通风险。大学校园内的道路，存在如普遍的的逆行现象、高峰时期极其密集的车流等安全隐患。在市区公共道路的环境下，非机动车道往往存在车道狭窄、车流密集、车速较快等情况。

2、目前在非机动车领域，想要观察车后路况，只能通过后视镜，即反光镜。对于电动车，这些反光镜一般被安装在车头部位。同时也有个别可穿戴的臂带后视镜[1]，即通过臂带将反光镜固定在手臂上。这类可穿戴反光镜被应用在本身不具备后视镜的交通工具领域，如自行车。

3、现有的后视镜利用光线反射原理，将车后情况通过视觉传递给骑行者。这类方法具有以下缺点：

4、1. 左右反光镜存在视野盲区，骑行者通常只能观察到车辆两侧的部分路况。尤其是由于骑行者一次只能查看一边的后视镜，无法对正后方的路况进行全局了解。

5、2.自行车骑行者在没有后视镜情况下的骑行过程中，需要回头才能观察车后情况，从而忽略前方路况，有与前方车辆发生碰撞的风险。

6、[1]张培君.新颖时尚 骑行保障——自行车专用安全装备介绍[j].中国自行车,2015(02):68-71.

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述自行车骑行过程中需要回头才能观察车后路况以及电动车骑行过程中通过反光镜只能观察后方局部情况的问题。为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

2、一种基于目标识别和单目相机测距的触觉与视觉骑行预警系统，包括车尾路况监测模块与手套预警模块。手套预警模块分为触觉预警模块与视觉预警模块。而整个系统的元器件与设备包括usb摄像头、arm微型电脑主板、蓝牙模块、级联led灯、扁平微型振动马达和骑行手套。

3、优先地，所述车尾路况监测模块与手套预警模块之间通过蓝牙模块无线通讯。

4、优先地，所述车尾路况监测模块的对后方车辆进行目标检测以及目标测距的功能是通过usb摄像头和arm微型电脑主板来实现的。

5、优先地，所述车尾路况监测模块安装于自行车坐垫下方。

6、优先地，所述手套预警模块的接收车尾路况监测模块的指令并根据指令在触觉与视觉方面对骑行者做出预警的功能是通过蓝牙模块、级联led灯、扁平微型振动马达和骑行手套来实现的。

7、优先地，所述手套预警模块包括对级联led灯共9个，呈辐射状排列，安装在骑行手套的手背部分外表面。

8、优先地，所述手套预警模块包括扁平微型振动马达共2个，呈左右并排式排列，安装在骑行手套的手背部分内部。

9、优先地，所述的手套预警模块安装于骑行手套中。

10、在上述技术方案中，本发明提供的一种基于目标识别和单目相机测距的触觉与视觉骑行预警系统，具有以下有益效果。

11、1、该发明通过 usb 摄像头对后方路况图像进行实时目标识别，识别出后方的车辆（如自行车或电动车等），避免了普通雷达（如超声波雷达或激光雷达）因扫描到障碍物（如路边停靠的车辆、路灯或其他静止物体）而直接认为后方有车辆靠近的误判情况。降低了预警频率，提高有效预警率，使系统更加高效。

12、2、该发明通过 usb 摄像头对后方被目标识别出的车辆进行针对性目标测距（目标车辆与骑行者车辆之间的距离），并进一步计算后方被检测目标车辆相对骑行者车辆的速度，从而推断后方被检测目标车辆与骑行者车辆之间的距离变化趋势，判断后方被检测目标车辆是否有靠近骑行者车辆或从骑行者车辆左右两侧超车的趋势。避免了在后方被检测目标车辆与骑行者车辆之间相对速度为 0 或后方被检测目标车辆与骑行者车辆之间距离越来越远的情况下，针对后方被检测目标检测到的车辆的预警，降低了预警频率，提高有效预警率，使系统更加高效。

13、3、该发明通过对后方被检测目标车辆的距离进行对比，在左右两侧分别筛选出距离骑行者车辆距离最近的后方被检测目标车辆，并用手套的手背部分外表面的级联led灯来显示其方位，基于全面分析且简单明了。解决了传统后视镜只能观察到后方局部路况的问题。

14、4、该发明通过手套的手背部分内部左右并排安装的两个扁平微型振动马达，通过触觉来预警后方来车的方向，骑行者在目光注视前方不看手套的情况下，也能知道后方来车将从左边超车还是右边超车。解决了自行车骑行过程中需要回头查看身后路况以及电动车骑行过程中需要观看后视镜而不能直视前方路况的问题。简单便捷。

15、5、该发明通过手背触觉来预警，相对于将扁平微型振动马达安装于骑行手套手心侧部分内部更加效果显著。避免了由于手掌需要握住车的握把，而导致手心侧对扁平微型振动马达具有压力，有损坏风险的问题。并且利用了人类手部触觉敏感的特点。

技术特征：

1.一种基于目标识别和单目相机测距的触觉与视觉骑行预警系统，其特征在于：包括车尾路况监测模块与手套预警模块；车尾路况监测模块安装于自行车坐垫下部，手套预警模块安装于骑行手套中；车尾路况监测模块与手套预警模块之间通过蓝牙模块无线通讯。

2.根据权利要求1所述的车尾路况监测模块，其特征在于：所述车尾路况监测模块包括usb摄像头、arm微型电脑主板与蓝牙模块。

3.根据权利要求1所述的手套预警模块，其特征在于：所述手套预警模块包括手套、蓝牙模块、触觉预警模块、视觉预警模块以及单片机组成。

4.根据权利要求3所述的触觉预警模块，其特征在于：所述触觉预警模块由微型扁平振动马达构成，微型扁平振动马达内置于手套的手背侧。

5.根据权利要求3所述的视觉预警模块，其特征在于：所述视觉预警模块由级联led灯构成，级联led灯以辐射状呈现在手套的手背侧外表面。

技术总结
本发明涉及一种骑行预警系统，其特征包括车尾路况监测模块与手套预警模块。所述车尾路况监测模块由USB摄像头、ARM微型电脑主板与蓝牙模块组成，实现对车后路况的实时图像处理，包括目标识别与测距；所述手套预警模块由手套、1个蓝牙模块，9个级联LED灯、2个微型扁平振动马达以及1个单片机组成。本发明针对在骑行转向时，骑行者需要回头观察后方路况，或通过后视镜观察后方局部路况的问题进行设计。车尾路况监测模块被安装在车座下探测后方有超车趋势的非机动车目标。手套内部的微型扁平振动马达和表面的LED灯阵列被用于提示骑行者后方来车的大致方向和速度，使骑行者无需回头即可了解潜在危险来源。

技术研发人员：袁博
受保护的技术使用者：袁博
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15